|
|
или туроулонтная), диффузия (электронная, амбиполяр-ная, турбулентная), перепое получения и т, п. В зависимости от рода газов,' лнеш. электрпч. и магн. нолей и границ системы весьма разнообразны кинетика процессов ионизации и рекомбинации и характер переноса. Отсюда вытекает и разнообразие типов И. в., их свойств, скоростей и иапранлешш их движения. Существуют И. в. с фазовой скоростью, направленной противоположно грушюиой (т. и, обратные волны); прямые И. в. с фазовой скоростью, большей или меньшей, чем групповая; И. в., направленные в сторону электрич. ноля и против него. Шриодич. И. в. (страты) наблюдаются в плазмах -разнообразного состава при давлениях от 10~2 мм рт. ст. до десятков атмосфер. Скорости распространения И. в. также могут меняться в широком диапазоне от нуленой (стоячие страты) до скоростей, близких к скорости спета. Так, напр., распространение И. в., в к-рых электрич. поле направлено по нормали к плоской поверхности фронта ионизация (продольное электрич. поле), а электроны поступают в область перед фронтом за сч╦т диффузии, происходит со скоростью определяемой в простейшем случае соотношением;
Здесь Те ≈ темп -р а электронов перед фронтом И. в., |ie ≈ их подвижность, £и ≈ энергия ионизации, А\,≈ характерное значение напрнж╦пности электрич. поля, определяемое структурой нолны. Скорость движения И. в. по холодному газу в поперечном электрич. поле
£ оценивается иа выражения: v= '
__ Tejme. Здесь Т f(E , ) ≈ темп-pa электронов за фронтом полны,
определяемая из баланса энергии электронов в приложенном поле £^, те ≈ масса электрона.
Наряду с волнами ионизации, движущимися по холодному газу, существуют т. н. в о л д ы вторичного пробоя, распространяющиеся по каналу слабоиошшов. газа. Такие волны наблюдаются в возвратном ударе молнии и в экспериментах по наносекунд-ному пробою газа в длинных трубках. Перемещение волн вторичного пробоя связано с перераспределением электрич. поля, обеспечивающего ионизацию. Во фронте ионизации таких волн концентрация заряж. частиц может возрастать на порядки. Скорость волн вторичного пробоя .может быть близка к скорости света и оценивается по ф-ле; Уф ≈ А'ац^ф, где а ≈ первый коэф. Таун-ССИда (см. Электрические разряды в газах), <р ≈ злект-рич. потенциал, К ≈ численный коэф., определяемый тонкой структурой волны. Обычно скорость волн вторичного пробоя обратно пропорц. давлению. Существуют И. в., движущиеся в электрич. иоле iio поверхности диэлектрика (скользящий разряд).
На характер перемещения И. в, может влиять магн. поле, меняя коэффициенты переноса. Так, напр., в за-мапшч. неранновсснои плазме инертных газов с добавкой (присадкой) щелочных металлов при развитии иони-зацн неустойчивости возникают т. н. м а г н. с т р а-т ы, природа к-рых связана с анизотропией флуктуации джоулева тепловыделения, переноса тепла и процессов ионизации. В такой плазме в магн. поле наряду с И. в., движущимися но холодному гаау, могут существовать также волны ионизации и рекомбинации присадки, перемещающиеся по частично ионизованному газу, по к-рому протекает электрич. ток. Для таких волн из-за Холла, эффекта ток может течь но параллельно фронту волны, и суммарная скорость перемещения И. в. в этом случае вызывается как теплопроводностью {диффузией), так и конвектпвными механизмами. Если бы конвективная скорость носителей была постоянной перед фронтом и за ним, то скорость движения И. в. складывалась бы из скорости движения фронта и кон-вективной скорости носителей. Но конвективпые скорости за фронтом ионизации и перед ним различны, т. к. нелинейно зависят от концентрации носителей. Если под действием диффуз. механизма волна всегда стремится
распространяться в сторону более низкой концентрации, то при наличии конвекции носителей результирующая скорость может быть направлена как в сторону увеличения концентрации (тогда наблюдается волна рекомбинации присадки), так и в сторону понижения
концентрации (волна ионизации присадки).
Лит.: Недоспаеов А. В., Страты, «УФК», 1968, т. ti4, с. 439- П е к а р о к Л., Ионизационные волны {страты) п разрядной плазме, там ж(\ с. 463; Н е д о с гт а с о в А. В., X я и т В. Д., Колебания и неустойчивости низкотемпературной плазмы, М., 1979; Л а. н д а П. (>-, Инокини-и а И. А., Пономарев 1О. В., Ионизационные волны н низкотемпературной плааме, «УФШ, 1980, т. 132, с. 601; Р у т-к е в и ч И. М., С и н к е в и ч О. А,, Волны и неустойчивости в низкотемпературной плааме, в кн.: Итоги науки и техники, сер. «Механика жидкости и. газа», т. 14, М., 1981.
О. Л. Синкевич.
ИОНИЗАЦИОННЫЕ ПОТЕРИ ≈ потери энергии аа-ряжсшюй частицей при прохождении чере^ вещество, связанные с возбуждением и ионизацией его атомов. Удельные И. п. (≈d£/dz), где & ≈ кинотич. энергия частицы, изнывают тормозиой способностью вещества. Они определяются как ср. энергия, потерянная частицей на единице длины пути. И, п. являются частью (для частиц тяжелее электрона преобладающей) общих: электромагнитных потерь энергии, включающих также радиационные потери*, Черен,-нова ≈ Вавилова излучение и переходное излучение. И. н. складываются из дискретных порций передач энергии атомам среды в отдельных столкновениях. В результате энергия частицы монотонно уменьшается, что приводит к ос торможению, а при большой толщине вещества (или малой £) и к полной остановке.
Различают полные, ограниченные и вероятные И. п. Полные И. п. отвечают любым передачам анергии в отдельных элементарных актах столкновений вплоть до максим, кинематически возможного предела Гмакс. Полные удельные И. п. заряженных частиц тяжелее электрона (в г/см2) даются ф-лои Бете≈Блоха:
2$*-U-d\.(l)
Здесь Л =0,1536 МэВ г"1 см2, z ≈ заряд частицы в ед. заряда электрона, $=v/c (v ≈ скорость частицы), у~
= (1≈ps)~'* ≈ лоренц-фактор, Z и А ≈ атомный но-
Рис. 1. Полные удельные ионизационные потери энергии быстрых заряженных частиц тяжелее алпкгриш в воа-духет Al, Pb.
CU
Р)
14 12 10 & 6
о
Al
D.01 0,1
10
100
мер и массовое число вещества, т ≈ масса электрона, 7 ≈ ср. ионизационный потенциал, U ≈ поправка, учитывающая свя^ь атомных К и /,-элсктронов, существенная при малых р, 5 ≈ поправка па поляризацию среды эл.-магн, полем частицы при р ≈>- 1 (т. н, э ф-фект плотности). В случае электронов и позитронов формула (1) усложняется, так как учитывает тождественность налетающего и атомных электронов и др. При высоких энергиях полльге удельные И. п. имеют минимум (при у~3≈4) и далее испытывают логарифмический релятивистский подъ╦м, к-рьш замедляется (но не прекращается) начиная с у ≈ П^^п (ton ≈ плазменная частота среды), где вступает в действие поправка на эффект плотности. Полные удельные И. п. слабо зависят от состава вещества ц в минимуме И. п. близки к 2 МэВ г"-1 см2 (рис. 1). Именно они определяют ионизационный пробег тяж╦лых частиц в веществе: ^
R ^ J d ^~ о
ш
А
X
о
=г
X
i
189
